ЭЛЕКТР_МАГНИТИЗМ

Т а б л и ц а 17. Результаты измерений

Uобр, В

Iобр, мкА

6. С помощью ключа К1 введите в цепь измерения точечный диод и проделайте измерения согласно указаниям п. 2–8.

7. Постройте вольтамперные характеристики для плоскостного и точечного диодов и определите по ним коэффициенты выпрямления по зависимости (10.1).

Контрольные вопросы

1.Какова характерная особенность полупроводников?

2.Объясните механизм собственной проводимости полупроводников. Что такое дырки и чем они отличаются от положительных ионов?

3.Расскажите о примесной проводимости полупроводников.

4.Что представляет собой р–n-переход? Какие явления имеют место на границе р–n-перехода?

5.Как изменяется запирающий слой, если приложить к переходу прямое или обратное напряжение?

6.Изобразите вольтамперную характеристику диода.

7.Назовите известные вам примеры использования диодов на прак-

тике.

Лабораторная работа 11. СНЯТИЕ ХАРАКТЕРИСТИК И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТРАНЗИСТОРОВ

Цель работы: изучить принцип действия транзистора, построить характеристики и определить по ним основные параметры транзистора.

Приборы и принадлежности: транзистор, милливольтметр, микроамперметр, миллиамперметр, резисторы с регулируемым сопротивлением (потенциометры), выпрямители.

Изучите теоретический материал по одному из учебных пособий:

[1, гл. ХI § 64; 2, гл. ХХII § 22.3; 3, гл. VI § 28].

При изучении указанных пособий следует уяснить, что транзистор– это полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов. Он представляет собой монокристалл (германия или кремния) с двумя р–n-переходами. Слово «транзистор» происходит от английских слов «трансфер» (переносчик, преобразователь) и «резистор» (сопротивление), что связано с принципом его работы: под действием слабого сигнала источника во входной цепи транзистор меняет сопротивление и тем самым управляет током батареи в выходной цепи.

Необходимо четко уяснить, что тип проводимости средней области транзистора, называемой базой, всегда противоположен по знаку типу

64

проводимости его крайних областей, одна из которых называется эмиттером, а другая – коллектором. Вследствие этого могут быть транзисторы типа р–n–р (рис. 11.1, а) и n–p–n (рис. 11.1, б). Запомните разницу в обозначениях транзисторов этих типов.

Обратите внимание, что на границах базы с эмиттером и коллектором возникает контактное поле, напряженность которого Ек направлена от электронного к дырочному полупроводнику.

Для понимания принципа работы транзистора рассмотрите схему включения его к внешним источникам напряжения (рис. 11.2). Помните, что на эмиттерный переход (эмиттер-база) подается прямое напряжение (переход включен в пропускном направлении). На коллекторный переход (коллектор-база) всегда подается обратное напряжение (переход включен в запирающем направлении). Убедитесь, что такое подключение напряжений приведет к перемещению дырок из эмиттерной области в область базы и электронов с базы на эмиттер.

Для работы транзистора необходимо, чтобы дырки, перешедшие из эмиттерной области в область базы, в большинстве своем смогли попасть на коллектор. Это достигается при изготовлении транзистора следующим образом. Во-первых, концентрацию основных носителей тока в базовой области делают намного меньшей, чем в эмиттерной. Поэтому лишь небольшая часть дырок успевает рекомбинировать с основными носителями тока базы (электронами) и образовать ток базы

Iб. Во-вторых, толщину базы делают значительно меньше длины диффузии дырок. Благодаря этому основная часть дырок беспрепятственно пересекает область базы и достигает правого перехода (базаколлектор). Здесь они втягиваются электрическим полем коллекторного источника в область коллектора и создают ток Iк коллектора. Через переход коллектор-база, кроме того, течет обратный ток Iко, но ввиду его малости по сравнению с током дырок им можно пренебречь.

Ток эмиттера слагается из токов коллектора и базы:

Iэ = Iк + Iб.

65

Для уяснения усилительных свойств транзистора обратите внима-

Рис. 11.2.

Проходя через нагрузочный резистор Rн, сопротивление которого выбирается достаточно большим, коллекторный ток вызовет значи-

тельное изменение напряжения на нем. В результате Uвых = Iк Rн значительно превысит величину входного сигнала Uвх, т.е. произойдет усиление по напряжению.

Описание лабораторной установки и методика определения основных параметров транзистора по его характеристикам

Лабораторная установка для исследования транзистора схематически изображена на рис. 11.3. Транзистор, измерительные приборы, резисторы с регулируемым сопротивлением (потенциометры) и источники питания (выпрямители) смонтированы на панели.

Из возможных трех различных схем включения транзисторов в электрическую цепь (с общей базой, общим эмиттером, общим коллектором) в данной лабораторной работе использована схема с общим эмиттером как наиболее часто встречающаяся.

66

Порядок выполнения работы

1.Внимательно ознакомьтесь со всеми элементами схемы лабораторной установки (рис. 11.3).

2.Ручки потенциометров R1 и R2 поставьте в крайнее левое положение. Включите шнуры питания выпрямителей в сеть.

3.При постоянном напряжении Uкэ снимите значения сил токов Iб при различных напряжениях между эмиттером и базой. Рекомендуется

вначале проделать измерения при Uкэ1 =0, а затем при U кэ2 =4 В.

В данной схеме для определения истинного значения Uбэ следует из показаний милливольтметра вычесть падение напряжения на микроамперметре, которое легко найти умножением тока базы Iб на сопротивление микроамперметра, указанное на его шкале.

П р и м е ч а н и е. Ввиду того, что в предлагаемой схеме изменение напряжения Uбэ вызывает перераспределение напряжений в коллекторной цепи и соответственно изменение показаний вольтметра, измеряющего напряжение Uкэ, необходимо в обязательном порядке перед снятием величин Iб и Uб установить на вольтметре в коллекторной цепи требуемое значение напряжений Uкэ (0 или 4 В).

4. При постоянном токе базы Iб снимите значения силы тока коллектора Iк от напряжения на коллекторе относительно эмиттера Uкэ.

Измерения проведите вначале при I б1 =100 мкА, а затем при I б2 =

=300 мкА.

П р и м е ч а н и е. После установки по вольтметру напряжения Uкэ не спешите снимать отсчет Iк. Рекомендуется перед этим в обязательном порядке установить по микроамперметру требуемое значение силы тока Iб (от 100 до 300 мкА).

5. Данные измерений занесите в табл. 18 и по ним постройте графики входных и выходных характеристик.

Т а б л и ц а 18. Результаты измерений

6. Пользуясь полученными характеристиками, определите по формулам (11.1 – 11.3) соответственно коэффициент усиления по току, выходное Rвых и входное Rвх сопротивления транзистора.

Контрольные вопросы

1. Каково назначение транзистора? Объясните принцип действия транзистора.

69

2.Изобразите структуру и обозначение транзисторов. Охарактеризуйте области базы, эмиттера, коллектора.

3.Какие бывают схемы включения транзистора?

4.Какими вольтамперными характеристиками принято описывать работу транзистора? Поясните их.

5.Назовите основные параметры транзистора и методику их определения по характеристикам транзистора для схемы с общим эмиттером.

70

ПРИЛОЖЕНИЯ

П р и л о ж е н и е 1

Единицы электрических и магнитных величин

71